- Trọng lực Trọng lượng
3. Lực và phản lực
BÀI 12 LỰC ĐÀN HỒI CỦA LÒ XO ĐỊNH LUẬT HÚC + Xác định mục tiêu bài học
+ Xác định mục tiêu bài học
Trong giờ học
Nêu được những đặc điểm của lực đàn hồi của lò xo vềđiểm đặt, hướng. Phát biểu được định luật Húc và viết được công thức của lực đàn hồi của lò xo. Biểu diễn được lực đàn hồi của lò xo khi bị dãn và khi bị nén.
Nêu được đặc điểm của lực căng dây và áp lực giữa hai bề mặt tiếp xúc. Sử dụng được lực kếđểđo lực.
Sau giờ học
Vận dụng được định luật Húc để giải các bài tập định tính và định lượng.
Có thái độ hợp tác học tập, tinh thần làm việc theo nhóm. Thận trọng biết xem xét giới hạn đo của một dụng cụ khi sử dụng.
Thấy được tính thực tiễn và tầm quan trọng của định luật Húc, và ứng dụng của
định luật trong cuộc sống. Biết thu thập và xử lý thông tin.
Cảm thấy yêu thích môn học, sẵn sàng đón nhận và giải quyết các nhiệm vụ học tập mới.
+ Chuẩn bị của GV và HS
Chuẩn bị dụng cụ gồm:
+ Một số lò xo, dây cao su, một số quả cân, + Bộ dụng cụ TN: lực kế và bộ các quả cân Phiếu học tập ( xem phụ lục)
+ Tiến trình dạy học cụ thể
Hoạt động 1: Hướng và điểm đặt của lực đàn hồi của lò xo
Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh
+ GV tổ chức dạy học theo nhóm
+ Trong môn cầu lông, tenis chúng ta cảm nhận được rằng nếu mặt lưới của vợt cầu lông, hoặc vợt tenis được đan
căng thì sẽ dễ dàng đánh hơn. Hoặc trong các cuộc đi chơi, dã ngoại chúng ta mang những đôi giày thể thao cảm thấy dễ chịu hơn.
+ Khi nghiên cứu để làm những cây cầu bắt qua sông người ta thường chú ý đến lực này, vậy nó ảnh hưởng cũng như tác động đến đời sống như thế nào? + GV cho HS trả lời các câu hỏi 1,2 ở PHT1 + GV cho các nhóm HS kiểm tra lại đặc điểm của lực đàn hồi thông qua các dụng cụ chuẩn bị sẵn là lò xo và dây cao su. Các nhóm HS làm TN để trả lời những câu hỏi sau: Chúng ta nghiên cứu những đặc điểm và tính chất của nó. GV cho các nhóm HS tìm hiểu đặc điểm của lực đàn hồi thông qua các dụng cụ
chuẩn bị sẵn là lò xo và dây cao su. Các nhóm HS làm TN để trả lời những câu hỏi sau: + Lò xo và dây cao su có tính chất gì giống nhau và khác nhau? + GV cho HS nhớ lại tính đàn hồi là gì? + Hai vật này có tính chất đàn hồi, lực đàn hồi xuất hiện khi chúng bị biến dạng . + HS sử dụng dụng cụ: lò xo và dây cao su. + Có tính đàn hồi, lò xo đều có thể
nén hoặc dãn được nhưng dây cao su thì có thể kéo dãn được nhưng không nén được.
+ Khi tác dụng lên vật thì vật bị thay
đổi hình dạng, khi không tác dụng nó trở lại hình dạng và kích thước ban
+ Cho lò xo và sợi dây cao su để nguyên trên bàn có xuất hiện lực đàn hồi không? + Dùng tay nén lò xo lại, hoặc kéo cho lò xo dãn ra cũng như kéo dãn dây cao su tay ta cảm giác như thế nào?
+ Tại sao ta có cảm giác như vậy? Và tác dụng đó đặt vào đâu?
+ Lực đàn hồi đặt vào đâu?
+ Khi thôi tác dụng lực lên lò xo hoặc dây cao su thì chúng như thế nào?
Tóm lại: lực đàn hồi xuất hiện ở hai đầu lò xo ( dây cao su) và tác dụng vào các vật tiếp xúc ( hay gắn với lò xo hoặc dây cao su) làm cho nó biến dạng.
+ Nếu dùng tay nén lò xo lại hoặc kéo dãn lò xo ra thì lực tác dụng có hướng như thế nào?
Tóm lại: khi lấy tay kéo một đầu lò xo cho nó dãn ra, khi buông ra làm cho các vòng lò xo dịch chuyển ngược lại với hướng biến dạng tức là hướng theo trục
đầu.
+ Khi đó không có xuất hiện lực đàn hồi.
+ Nhóm HS sử dụng dụng cụ làm thí nghiệm kiểm tra, khi dùng tay nén lò xo lại, hoặc kéo cho lò xo dãn ra cũng như kéo dãn dây cao su tay ta có cảm giác nặng.
+ Do lò xo nén, dãn và dây cao su dãn tác dụng lực lên tay ta nên ta cảm giác nặng và tác dụng đó đặt vào tay của ta (vật gây ra biến dạng). + Vật gây ra biến dạng.
+ Vì khi tay tác dụng lên lò xo (hoặc dây cao su) một lực thì theo định luật III Niu-tơn tay ta cũng tác dụng trở
lại lò xo (dây cao su) một lực. Cặp lực này có cùng bản chất, có xu hướng làm cho vật lấy lại hình dạng và kích thước cũ.
+ Dùng tay nén lò xo, lò xo càng bị
nén tay ta càng cảm thấy nặng, lực
đàn hồi có hướng ra ngoài, nếu kéo cho lò xo dãn ra thì lực đàn hồi hướng vào trong.
của lò xo hướng vào trong, còn khi nén lò xo lại khi buông ra các vòng lò xo dịch chuyển ngược với hướng biến dạng tức là hướng theo trục của lò xo hướng ra ngoài.
GV cho HS trả lời câu 1,2 PHT3
+ Hãy tìm: một số môn thể thao nào dựa vào nguyên tắc tính đàn hồi? Các dụng cụ thể thao nào tương ứng với các môn
đó?
+Tại sao lưới của vợt cầu lông, vợt tennis,… người ta thường đan căng?
+ Bắn cung, cầu lông, quần vợt,…. - Vợt, cung, giày + Để làm tăng tính đàn hồi. Hướng và điểm đặt của lực đàn hồi của lò xo Lực đàn hồi của lò xo xuất hiện ở cả hai đầu của lò xo và tác dụng vào các vật tiếp xúc (hay gắn) với nó làm nó biến dạng.
Lực đàn hồi có hướng ngược với hướng biến dạng: nghĩa là khi bị dãn, lực đàn hồi của lò xo hướng vào trong, còn khi bị nén lực đàn hồi của lò xo hướng ra ngoài.
Hoạt động 2: Độ lớn của lực đàn hồi của lò xo. Định luật Húc
Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh
+ Các em dự đoán xem độ lớn của lực
đàn hồi phụ thuộc vào yếu tố nào? Ở lớp 6 lực đàn hồi phụ thuộc vào yếu tố nào? + Lực đàn hồi có mối quan hệ với độ
biến dạng, vậy chúng quan hệ với nhau như thế nào? GV cho các nhóm HS thiết lập thí nghiệm tìm mối quan hệ giữa lực đàn hồi và độ biến dạng. + GV giao dụng cụ cho mỗi nhóm và tiến hành thí nghiệm + HS có thểđưa ra được từđịnh tính. Ở lớp 6 độ biến dạng tăng thì độ lớn của lực đàn hồi tăng. + HS tiến hành làm thí nghiệm ghi kết quả
Cho HS làm thí nghiệm như sau:
+ Ban đầu xác định chiều dài của lò xo khi chưa treo quả cân vào.
+ Khi treo quả cân vào lò xo, lò xo dãn ra một đọan, Trái Đất tác dụng lên quả
cân lên quả cân trọng lực P, quả cân tác dụng lên lò xo một lực bằng chính trọng lực làm cho vật bị biến dạng, và xuất hiện lực đàn hồi tác dụng lên quả cân. Từ thí nghiệm này HS sẽ xác định được phương của lực đàn hồi.
+ Tiếp tục cho HS treo quả cân thứ hai, nhận xét trong trường hợp trọng lực tăng, độ biến dạng của lò xo như thế
nào?
Nhận xét: Khi lò xo dãn thì lực đàn hồi xuất hiện, khi ta tăng lực kéo lên thì lò xo càng biến dạng nhiều. Như vậy lực đàn hồi như thế nào với độ biến dạng? + Gợi ý cho HS xác định hệ số tỉ lệ dựa vào bảng kết quả sau: F = P (N) Độ dài (mm) Độ dãn ( mm) l Gợi ý cho HS vẽđồ thị biễu diễn sự phụ thuộc của Fđh và l
+ Xác định được chiều dài của lò xo. l + Lực đàn hồi hướng dọc theo trục của lò xo. + Độ biến dạng tăng theo + Độ lớn của lực đàn hồi tỉ lệ với độ biến dạng của lò xo. + Nhóm HS xác định kết quả đo và ghi vào bảng. Từđó tìm hệ số tỉ lệ. + Hệ số tỉ lệ k còn gọi là độ cứng, hệ
số này phụ thuộc vào bản chất của lò xo (hoặc vật đàn hồi).
+ Do lực đàn hồi tỉ lệ thuận với độ
+ Lực đàn hồi có hướng như thế nào so với hướng biến dạng? Từ đó suy ra biểu thức về mối quan hệ giữa lực đàn hồi và
độ biến dạng.
+ Lần lượt cho HS treo 2 đến 3 quả cân, lò xo dãn ra nếu lấy các quả cân ra thì lò xo trở về hình dạng ban đầu nhưng treo nhiều quả cân khi lấy các quả cân ra lò xo không trở vềđược hình dạng ban đầu. Suy ra giới hạn đàn hồi của lò xo? Từđó xác định điều kiện áp dụng của định luật. Phát biểu nội dung của định luật Húc. + Đối với dây cao su, dây thép lực đàn hồi xuất hiện khi bị ngoại lực kéo dãn. Lực đàn hồi lúc này gọi là lực căng. Lực căng có điểm đặt và hướng giống như
lực đàn hồi của lò xo khi bị dãn.
+ Đối với các mặt tiếp xúc bị biến dạng khi ép vào nhau thì lực đàn hồi có phương vuông góc với mặt tiếp xúc. Trong mọi trường hợp lực đàn hồi được gọi là áp lực hay lực pháp tuyến.
GV cho HS trả lời các câu hỏi PHT3 + Dưới chân của các cái bàn, ghế, người
thẳng tuyến tính đi qua góc tọa độ. + Lực đàn hồi ngược hướng với hướng biến dạng. Biểu thức về quan hệ giữa lực đàn hồi và độ biến dạng: Fđh = k.l l : độ biến dạng (độ co hoặc độ dãn) + Vì mặt tiếp xúc giữa chân ghế và Fđh(N) 0 l mm
ta thường lót một miếng cao su hoặc miếng nhựa. Mục đích để làm gì? + Nếu bất thình lình cho đầu máy xe lửa chuyển bánh thì chỗ nối các toa xe có thể bị đứt. Vì sao vậy? Phần chỗ nối nào của đoàn xe lửa hay bịđứt? + Một người cần xác định trọng lượng của một vật nhưng họ chỉ có một giá ba chân, một lò xo, một cái thước và chỉ
một quả cân. Vậy họ phải làm như thế
nào?
+ Hãy nêu sơ lược ứng dụng của lực đàn hồi trong việc làm ra các cây cầu và lịch sử hình thành các cây cầu . Đặc điểm các cây cầu vùng sông nước Long an.
mặt sàn thường không bằng phẳng nên người ta thường dùng miếng ló nhưng dùng cao su, t, hoặc nhựa để u. Vì thế ăng các mốc nối ở các dây biểu thức định luật húc t 2 c , còn P1 cho có độđàn hồi. + Lực tương tác phân tử tạo ra một độ bền nhất định của các vật liệu làm mốc nối trong đoàn xe. Nếu đầu máy bất thình lình chuyển bánh thì do quán tính của các toa xe và do tác dụng của các lực cản trong các mốc nối mà sinh ra sức căng, đôi khi vượt quá giới hạn bền của vật liệ
các móc nối có thể bịđứt.
Nếu trước khi bắt đầu chuyển động tất cả các móc nối đều bị căng ra thì móc nối của những toa xe ở gần đầu máy nhất, thường dễ bị đứt nhất vì lực làm c lớn nhất. + Dùng F=k.x Ta có khi vật 1 thì P1=k.x1 và vậ thì P2=k.x2 nên ta có P2= P1.x2/x1 Các giá trị x đo bằng thướ đã có rồi theo giả thuyết + Cây cầu đầu tiên là cầu dầm: gồm một mặt nằm ngang đặt trên những thanh dầm được đỡ bằng những trụ đứng thẳng gắn chặt xuống đất. Cầu
vòm, cầu hẫng gồm một giàn dầm thép nhô ta ngoài khung dầm nhà.
ông sông, rạch dọc khắp vùng ng quá trình lưu thông và sử dụng. Cầu thứ tư là cầu treo. + Cầu là phương tiện để “nối những bờ vui”, nước ta và nhất là vùng s nước Long An đã từng có những chiếc cầu đá bắc ngang qua sông hẹp, những cây cầu tre lắc lẻo trên nhưng con
Nam Bộ.
+ Trong quá trình làm các cây cầu người ta đã chú ý đến tính chất đàn hồi của vật liệu để có thểđảm bảo an toàn tro Định luật Húc ạn đàn hồi, độ lớn của lực đàn hồi của lò xo tỉ lệ thuận với độ biến dạng 1. Định luật Trong giới h của lò xo 2. Hệ thức: Fdh k l k: là độ cứng ( hệ sốđàn hồi) của lò xo (N/m) 0 l l l : độ biến dạng ( độ nén, hoặc độ dãn) (m)
ị biến dạng khi ép vào nhau, lực đàn hồi có phương vuông góc với mặt tiếp xúc.
3. Chú ý
- Định luật chỉ áp dụng trong giới hạn đàn hồi.
- Sợi dây cao su, dây thép,…khi bị kéo, lực đàn hồi lúc này gọi là lực căng dây. - Đối với các mặt tiếp xúc b
BÀI 13- LỰC MA SÁT + Xác định mục tiêu bài học